يسجل معايرة الهواء كيفية تصرف عدّاد الغاز بالموجات فوق الصوتية في الهواء. قارنت دراسة لعدّادَي G4 تلك القيمة الأساسية مع القياسات في أربعة مخاليط غازية عند نقاط تدفق متطابقة. تخدم نتيجتان غرضين مختلفين: خطأ الإشارة مقابل مرجع، والتغير في ذلك الخطأ عن القيمة الأساسية في الهواء. بالنسبة لعينة واحدة عند التدفق الأقصى، أنتج مخلوط الهيدروجين بنسبة 23% خطأ إشارة مُبلَّغًا عنه قدره −1.05%، بينما كان التغير النقطي عن الهواء −1.59 نقطة مئوية. تشرح هذه المقالة كلا الكميتين، وظروف الدراسة الكامنة وراءهما، والمعلومات التي يحتاجها المشتري لتقييم ما إذا كانت المعايرة تنطبق على الغاز المقصود.

يمكن أن تستقبل منشأة غازًا من مصادر ذات تركيبات مختلفة على مدار عمر عداد غاز بالموجات فوق الصوتية. تُعد شهادة المعايرة بالهواء مفيدة لتسجيل الأداء المرجعي للعداد تحت ظرف اختبار واحد. يحتاج المراجع أيضًا إلى معرفة كيفية قراءة العداد نفسه عند تغير تركيب الغاز. اختبر شي وتشانغ وسونغ هذه المسألة باستخدام نظام مرجعي بالغاز الفعلي وعدادين محليين من طراز G4 [1]. يسمح اختبارهم بإجراء مقارنتين عند التدفق نفسه. تقارن الأولى قراءة العداد بالحجم المرجعي الفعلي في الوسط المختار. وتسأل الثانية عن مدى تغير النتيجة في ذلك الوسط عن النتيجة في الهواء.

يُعدّ التمييز مهمًا عندما يختلف خط الأساس الهوائي نفسه عن الصفر. يمكن أن يتعايش خطأ مطلق صغير في غاز التطبيق مع تحول أكبر من الهواء. ويوفر تقرير اختبار مفيد معلومات كافية لرؤية كلتا النتيجتين ولتحديد ما إذا كانت الوسائط وظروف التشغيل ذات صلة بالتطبيق.

في الوصف المبسط للمصدر، يقيس زوج من المحولات زمن العبور الصوتي في اتجاه مجرى التيار وعكس مجرى التيار. L هو طول المسار الصوتي، cf هي سرعة الصوت في الغاز، θ هي الزاوية بين المسار ومحور الأنبوب، و vm هي السرعة المتوسطة على طول خط القياس كما هو محدد في الورقة.

S هي مساحة المقطع العرضي بالمتر المربع وvm بالمتر لكل ثانية، لذا فإن q بوحدة المتر المكعب لكل ساعة في ظل العلاقة المذكورة. يلغي فرق الزمن المتبادل cf في المعادلات المثالية عندما تنطبق سرعة الصوت نفسها على الاتجاهين. تشرح النتيجة مبدأ القياس. يتضمن تقييم عداد مكتمل أيضًا المحولات وتوقيت الإشارة وهندسة تدفق العداد، لذا لا يمكن للمعادلة وحدها إثبات الخطأ الذي يتم الحصول عليه باستخدام غاز مختلف.

الشكل 1. هندسة زمن العبور، أعيد رسمها بالإنجليزية من Shi وZhang وSong [1]، الشكل 1 (ملف PDF ص. 2، الطباعة ص. 255). الرسم التخطيطي ليس بمقياس رسم.

اختبر المؤلفون عداد G4 واحدًا من كلٍّ من مصنّعين اثنين. كان للنظام المرجعي حجم قياسي معلن قدره 120 لترًا. وكانت اللايقين الموسّع المبلّغ عنه للنظام 0.25% عند k = 2. وكانت ظروف الاختبار المبلّغ عنها 101 كيلوباسكال و20 °م. وقد أُبقي فرق درجة الحرارة بين المواقع ذات الصلة والوسط ضمن 1 °م وفقًا لوصف الاختبار. واختُبر كل وسط عند 0.1qmax و0.2qmax و0.4qmax و0.7qmax وqmax.

كانت الأوساط هواءً وأربعة مخاليط غازية. وقد تعاملت الدراسة صراحةً مع المزيج المكوّن من 23% هيدروجين و77% ميثان باعتباره خارج النطاق المقصود للعدادات المختبرة. ذلك المزيج حالة استكشافية. وتساعد نتائج الاختبار الخاصة به في توضيح التمييز بين الكميات المبلّغ عنها، في حين تتطلب الموافقة على تطبيق تجاري أدلةً على ذلك التكوين وذلك الغاز.

بالنسبة لكل حالة، أبلغ المؤلفون عن نسبة خطأ الإشارة باستخدام الحجم المشار إليه Vi والحجم المرجعي الفعلي Vref.

E = [(Vi − Vref) / Vref] × 100% (3-1)

يحتفظ الجدول بأخطاء الإشارة المُبلَّغ عنها. تقارن كل قراءة بالفعل الحجم المُشار إليه بالمرجع في ظرف الاختبار ذلك.

بالنسبة للعداد 1 عند 0.2qmax، أنتج الهواء خطأً قدره −0.01% وأنتج خليط الهيدروجين بنسبة 23% قيمة +1.71%. الفرق هو +1.72 نقطة مئوية. يُظهر العداد 2 عند qmax نمطًا مختلفًا. كان خطأ خليط الهيدروجين لديه −1.05%، بينما كانت قيمة الهواء +0.54%. وبطرح نتيجة الهواء نحصل على −1.59 نقطة مئوية. يوضح هذا الحساب كيف يمكن للنتائج الواقعة على جانبين متقابلين من الصفر أن تجعل الإزاحة أكبر من الخطأ المطلق في غاز التطبيق. ويعطي العداد 2 عند 0.7qmax مثالًا آخر، بقيمة −0.97% في الخليط و+0.71% في الهواء، أي إزاحة قدرها −1.68 نقطة مئوية.

يجدر أيضًا الاحتفاظ بالخلائط الغنية بالميثان في الجدول. عند 0.4qmax، يسجل المقياس 1 نسبة +0.80% في حالة الميثان بنسبة 99.9% بينما يسجل المقياس 2 نسبة +0.16%. أما القيم المقابلة للهواء فهي +0.05% و+0.73%. وتتحرك التغييرات الناتجة في اتجاهين متعاكسين. إن التعامل مع النتيجة على أنها تصحيح واحد يعتمد على التركيب ومشترك بين العينتين من شأنه أن يحجب هذا الاختلاف.

يصف المصدر الشكل 3 بأنه "أقصى إزاحة لمتوسط الخطأ". وتتوافق المنحنيات، وفقًا لدقة الرسوم البيانية المنشورة، مع خطأ الغاز المُوقَّع مطروحًا منه خطأ الهواء لنفس العداد ونقطة التدفق في الجدولين 2 و3. ولا تقدم المقالة معادلة منفصلة أو بيانات مكررة حول كيفية الحصول على المتوسط أو الحد الأقصى. لذلك تُصنِّف إعادة الرسم الحساب على أنه فرق نقطي. وينبغي أن يذكر تقرير القبول إجراء حساب المتوسط ونطاقات التدفق المطبقة.

الشكل 2. أخطاء الإشارة للعدادين G4 رقم 1 و2. إعادة رسم للبيانات الإنجليزية من الشكل 2(أ–ب) في المصدر، باستخدام الإدخالات المذكورة في Shi وZhang وSong [1]، الجدولين 2–3 (ملف PDF ص. 3، النسخة المطبوعة ص. 256).

الشكل 3. فروق الهواء إلى الغاز لعدادات G4 رقم 1 و2. النظير الإنجليزي للمصدر الشكل 3(أ–ب) (PDF ص. 4، الطباعة ص. 257). المنحنيات هي فروق نقطية أُعيد حسابها من الجدولين 2–3، بنقاط مئوية. تتوافق القيم المرسومة بدقة قراءة المخطط مع هذا الحساب. يسمي المؤلفون الرسم البياني "أقصى إزاحة لمتوسط الخطأ" ولا يوثقون إجراءً منفصلاً للمتوسط أو التعظيم.

يُظهر المقارنة سبب وجوب أن يحتفظ تقرير التأهيل بكل من أخطاء الدلالة المطلقة والتغيرات عن خط الأساس الهوائي. يمكن للمشتري الذي يقارن بين الخيارات أن يطلب تركيبات الغاز، ومتغيرات العدّاد، ونقاط التدفق، وظروف الضغط ودرجة الحرارة، وعدم اليقين المرتبط بالقياسات. شملت الدراسة عينتين ونظامًا واحدًا معلنًا للضغط ودرجة الحرارة. ويمكن لأعمال إضافية أن تكرر المقارنة عبر عدة وحدات من كل تصميم وعبر تركيبة الغاز ونطاق درجة الحرارة الفعليين في الخدمة. ومن شأن قراءات التكرار الخام أن تساعد في التمييز بين الإزاحات المنهجية والتشتت.

qmax يعني أقصى تدفق. يتم التعبير عن الإزاحة النقطية بنقاط مئوية وتُحسب هنا كخطأ إشارة وسط الغاز ناقص خطأ إشارة الهواء لنفس العداد ونقطة التدفق. تنطبق تجربة المصدر ونتائجها على عينات الاختبار المُبلَّغ عنها. توثق المعايير المشار إليها في الورقة الإجراء الأصلي.

[1] شي، أ.، تشانغ، ج.، وسونغ، س. (2021). "التحليل التجريبي لتأثيرات تركيب الغاز على قياس عدادات الغاز بالموجات فوق الصوتية". غاز المدينة، ملحق 2021، ص 254–257. المعادلات (2-1)–(2-4) و(3-1)، الجداول 2–3 والأشكال 1–3. الشكل 1 هو رسم تخطيطي إنجليزي معاد رسمه. تستخدم الأشكال 2–3 القيم المذكورة في الجداول 2–3، مع التحويل النقطي المحدد في الشكل 3.

صورة الغلاف: المجموعات الرقمية للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، غايثرسبيرغ، ماريلاند 20899. مهندس المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا روبرت بالا يفحص مجففًا اختباريًا. عمل حكومي أمريكي، علامة الملكية العامة 1.0 وفقًا لسجل المصدر. اقتصاص تحريري للصورة وتخطيط العنوان.https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Engineer_Robert_Palla_of_the_Advanced_Measurement_Technology_Section_checking_one_of_the_test_dryers.jpg